Case Study : Wie Regalbediengeräte jetzt Energie speichern

Im Rahmen des Projektes „Austausch Regalbediengeräte (RBG) im Hochregallager (HRL)“ kam es bei Boehringer Ingelheim zu der Frage, warum man entstehende Energie im System vernichten muss und nicht für den weiteren Betrieb nutzen kann. Dabei kam das Pharmaunternehmen in Kontakt mit den beiden Firmen Dambach und SEW, die sich dazu entschieden hatten, gemeinsam große Energiespeicher für Regalbediengeräte umzusetzen. „Ende 2014 hatten wir einen Testaufbau in einer ehemaligen Logistikhalle bei uns installiert, in dem ein vorhandenes RBG mit dem Energiespeicher und der erforderlichen Software ausgestattet und die entsprechenden Funktionen vor der Installation beim Kunden getestet werden konnten, was für die Realisierung in technischer und zeitlicher Hinsicht sehr hilfreich war “, so Michael Laux, Leiter Technisches Büro Karlsruhe von SEW Eurodrive.

In diesem Testzentrum konnten die Energiespeicher den Verantwortlichen von Boehringer Ingelheim in einer realen Umgebung präsentiert werden. „Bis zu diesem Zeitpunkt standen aber lediglich Elektronik-Komponenten und Software für eine konstante Dauerleistung von 4 kW zur Verfügung, nun aber benötigten wir das Vierfache“, so Laux. Daher hat sich SEW einschlossen, eine „Kaskade“ zu bauen, also drei 6 kW-Leistungsmodule zu einem großen Speicher zusammenzufügen und parallel zusammenzuschalten. Wichtig aufgrund der Gleichspannung (DC) sind zudem Aspekte wie Leitungssicherung und für Wartungsarbeiten auch eine Entladeeinheit. Des Weiteren sind in dem Paket Befestigungsvorrichtungen sowohl für die Leistungsmodule wie auch für die Energiespeicher-Blöcke enthalten. Zudem mussten für die RBG zusätzliche Software-Funktionen entwickelt werden, um den Energiespeicher abhängig von den Leistungsanforderungen an die RBG optimal verwalten zu können. Hardwareseitig sind die RBG mit dem MOVI-AXIS-Servoverstärker ausgerüstet, während die Software in der MOVI-PLC um die Leistungen des standardisierten Applikationsmoduls Energiemanagement speziell für den Energiespeicher erweitert wurde. „Neben der Integration der Komponenten des Energiespeichers in das RBG war der größere Part für uns, die nötige Informationen für die anwendungstechnische Auslegung des Energiespeichers zur Verfügung zu stellen“, so Peter Tiebel, Technischer Leiter von Dambach Lagersysteme. Denn nur mit genauer Kenntnis des geforderten Leistungsprofils der Applikation lässt sich die erforderliche Speicherkapazität exakt berechnen und damit der Speicher adäquat dimensionieren.

Ab Juli 2015 wurden im Rahmen der Modernisierung des Hochregallagers bei Boehringer sukzessive die alten RBG durch neue Geräte des Typs Mono ESA 1000/32 mit je 32,4 m Höhe ersetzt. Bereits im September 2015 bereits konnte die weltweit erste Hochregallager-Anlage in Komplettbetrieb gehen, bei der RBG mit Energiespeichern ausgestattet sind. Die für die Bewegung der RBG benötigte Spitzenleistungen werden nicht direkt aus dem Netz entnommen, sondern vom Energiespeicher. Dieser wird kontinuierlich geladen, allerdings mit viel geringeren Leistungen als üblicherweise zum Betrieb eines RBG notwendig. Das Energiespeichersystem dient auch dazu, die Energie in der Applikation zu behalten. Dies bedeutet, dass die Energie auf dem RBG bleibt, und die generative erzeugte Energie verwendet wird, um die Energiespeicher wieder zu laden. Ein Ziel des Einsatzes der Energiespeicher ist somit, dass für den RBG-Betrieb nicht ständig Spitzenleistungen aus dem Netz abgerufen werden müssen, sondern die Fahrzeuge kontinuierlich auf möglichst geringem Energielevel gleichmäßig versorgt werden. Werden beispielsweise in der Beschleunigungsphase kurzfristig 80 kW Spitzenleistung benötigt, lässt sich die Eingangsleistung auf 15 kW begrenzen. Für die Applikation bei Boehringer sind die Speicher so ausgelegt, dass die RBG auch Extrempunkte anfahren können, ohne Leistungs-Reduzierungen vornehmen zu müssen.

Ein zentrales Kriterium für den Betrieb von Anlagen mit Energiespeicher besteht darin, im Vorfeld mit dem Anwender exakt dessen Erwartungen und Bedarf zu klären, nicht zuletzt auch, um die Speichergrößen einsatzspezifisch angepasst zu dimensionieren und damit die Investitionskosten zu reduzieren, wie Lorenz betont: So könnte man beispielsweise das System so auslegen, dass eine etwaige Minderleistung der RBG in den Randzonen der Lageranlage durch etwas höhere Leistung in den Kernbereichen des insgesamt geforderten Leistungsprofils ausgeglichen wird, so dass keine Leistungseinbuße gegeben ist. Zudem lässt sich das System auch so auslegen, dass bei gleicher Einspeiseleistung höhere Durchsatzleistungen erzielt werden können. Generell benötigen die mit Energiespeicher ausgestatteten RBG für ihre Leistungen nicht weniger Energie als baugleiche Geräte mit Netzrückspeisung. Allerdings haben erstere den Vorteil, dass der Spitzenbedarf mit dem Energiespeicher abgedeckt wird, so dass der aus dem Netz bezogene Energieanteil kostensparend auf einem wesentlich gleichmäßigeren und niedrigeren Level gehalten werden kann. Bei Boehringer senkt der Energiespeicher die Leistungsspitzen auf ein Fünftel und spart dabei ein Drittel des Energiebedarfs. „Unsere Anlage hat die prognostizierten Energieeinsparungen sogar übertroffen, so dass wir unserem Ziel, eine CO²-Einsparung von 20 Prozent bei Boehringer Ingelheim bis 2020 zu erreichen, einen Schritt näher gekommen sind“, so Olaf Schwarzer, technischer Bereichsleiter Logistik bei Boehringer Ingelheim.

Das Pharmazie-Unternehmen Boehringer Ingelheim beschäftigt weltweit mehr als 47.700 Mitarbeiter in 146 verbundenen Unternehmen. Es betreibt globale Netzwerke in Forschung und Entwicklung (F&E) an fünf Standorten und hat 20 Produktionsstandorte in 11 Ländern. 2014 erzielte Boehringer einen weltweiten Umsatz von 13,3 Mrd. Euro. Den Großteil davon (76 %) durch verschreibungspflichtige Medikamente.

Dambach Lagersysteme entwickelt und produziert seit mehr als 40 Jahren Regalbediengeräte, die weltweit eingesetzt werden. Zum umfangreichen Portfolie des Unternehmens zählen zudem automatische Kleinteilelagergeräte, DCS, das Dambach Compact Shuttlesystem, und die modulare Palettenfördertechnik DPC. Mit dem jüngsten Produkt, dem Dambach Smart Energiemanagement (DSE) für Regalbediengeräte, wird die Wirtschaftlichkeit von automatischen Lagersystemen wesentlich verbessert: Regalbediengeräte werden damit ohne Leistungseinbußen deutlich effizienter.

SEW Eurodrive mit Hauptsitz im badischen Bruchsal ist ein Anbieter von Antriebstechnik. Das Familienunternehmen hat weltweit rund 16.000 Mitarbeiter, davon 550 in Forschung und Entwicklung. Im Geschäftsjahr 2014/15 wurde ein Umsatz von 2,6 Mrd. Euro gemacht.